浅述物质比表面积的测定方法
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商 品与质 量
应用技术
浅述物质 比表 面积 的测 定方法
姜丽丽 衣 金 忠
７ ３ ５ １ ｏ ０ ） （ 中核四 。 四有 限公 司第四分公 司，甘肃 兰 州 ７ ３ ２ ８ ５ ０ ；甘 肃 中核 嘉华核 设备 制造 有 限公 司，甘 肃 嘉峪 关 【 摘
要 】测定比表 面积的方 法很 多，一般 有两种 分类标 准。一是根据 测定样 品吸附 气体 量 多少的不 同；再是 根据 计算 比表 面积理论
方法不同。
【 关键 词 】比表 面积 ；气体 吸 附
文 章编 号 ： Ｉ Ｓ Ｓ Ｎ １ ０ ０ ６ －６ ５ ６ Ｘ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ － ０ １ １ ４ － ０ １
一
、
前 言
气分 压 Ｐ ／ Ｐ ０下样 品吸 附氮 气量 ，即可 求 出比表 面积 。
（三 ）容 量 法 比表面积大 小与颗粒 的形状 、粒 径、表面缺 陷及 孔结构 密切相 容量 法测定样 品 吸附气体量 多少是 利用气态 方程计 算 。在 预抽 关 ，是衡量 物质特性 的重要参 量 ；比表面积 大小也对 物质其 它的许 多物理 化学 性能产 生很 大影响 ，尤其 是随着 物质颗 粒粒 径的减 小 ， 真空 的密 闭系统 中导入一 定量 的吸附气体 ，通过测 定 出样品吸 脱附 ＊ Ｖ ／ Ｔ ＝ ｎ Ｒ换算 出被 比表面积成为 了衡量物 质性能 的一项非 常重要 的参量 ，如纳米材料 。 导致 的密 闭系统中气 体压力变化 ，利用气态方程 Ｐ 比表面积参 数在许 多的行业应 用＿ 中是 必须 的，如 电池 材料 ，橡胶 中 吸附气 体 摩 尔数 变化 。 （四 ）直 接 对 比 法 碳 黑 补 强 剂 ，催 化 剂 ，纳 米 材 料 等 。 直接对 比法 是选择 已知标准 值的 比表面积样 品 ，与被测样 品完 比表面 积定 义 “ 表面是 固体 与周围环境， 特别是液体 和气体相互 影响 的部 分； 表 面的大／ Ｓ ０ Ｐ 表 面积． ”表面积 可以通过颗 粒分割（ 减 小 全相 同的测 试气路 中并 联 ，同被 测样 品先 后进 行吸 附和脱 附过 程 。 相同 的吸脱附条件 下 ，被 测样 品和标准样 品 的表 面积与 其峰 面积成 粒度） 和生成孔隙增加． 也可以通过烧结， 熔融和生长减小． 吸附剂 的比表 ｌ ￣ Ｈ ｐ 可计 算出样 品的比表面积 。 面（ 积） 通常指单位 质量吸附剂 的总外表面积之 和 ，国际单位 是 ：ｍ ２ ／ 正 比，通过测定 各 自脱附峰 面积 的大ｔ 但 当标 准样 品与被 测样 品表面 吸附特性 差异很 大时 ， 测 试结 果误差 ｇ，比表面 是其 最 重要 的参数 之 一 。 会较 大 。该 方法 在 国 内碳 黑 行业 使 用普 遍 ，国外 未见 采 用 。 二 、 比表面 积测 定方 法 （ 五 ） Ｌ ａ ｎ ｇ ｍｕ ｉ ｒ 法 测量 比表面 的困难 像是度 量海岸线 的长度 ，只有 人为地 确定 小 物质 的吸附在一 定条件 下为单分 子层 吸附时 ，即符合 朗格谬尔 于某 尺寸大小 的不规则 弯曲忽 略时 ，海岸线 的长 度才在 一定误差 范 吸 附等 温式 。根据 单 分子 层 次吸 附 理论 ，当吸 附达 到饱 和 时 ，吸 围内才有意 义。在 比表 面的测量 中也 类似 的人 为选定标 准 ，如规定 附质分子铺满整个吸附表面而不 留空 位 ， 此时 １ 克吸附剂 吸附吸附质 不规 则表面 积以能排下 一个吸 附分 子的大 小为准 ，对 于小于一个 吸 分子所 占的表 面积 ，等于所 吸附吸 附质 的分 子数与 每个分子 在表 面 附分 子大小 的极 微孔 内的面积就不 允考虑 。这种规定 也并非 十全 十 层 所 占面 积 的乘 积 。 美 ，所用吸 附质 分子大小 不同 时测 量得出 的同一吸 附剂 的 比表 面也 （ 六）Ｂ Ｅ Ｔ 法 会 有不 同。 Ｂ Ｅ Ｔ测试理论是 由布鲁 尼尔 、埃密特及泰勒三人 于 １ ９ ２ ８ 年提 出 气体吸附法是测量所 有的表面， 包括被测物 质不规则 的表 面和开 的多分子层 的吸附模型 ，并推 导出单层 吸附量 Ｖｍ与多层 吸附量 Ｖ间 孔 内部 面积． 吸附量是温 度， 压力和亲和力或作用 能的函数。物理吸附 的关系方程 ，即著名 的 Ｂ Ｅ Ｔ方程 。Ｂ Ｅ Ｔ方程是建立 在 Ｌ ａ ｎ ｇ ｍｕ ｉ ｒ吸附 般是弱可逆吸 附。固体必须被冷却 ， 并 且确定一种方法从 可能的单 模 型基础上 同时认 为物理 吸附可 以分多层 方式进 行 ，与物 质实 际吸 分子覆盖 中计 算表面积 ． 附过程更接近 ， 所 以测试结果更 准确 。通过测 量 ３～ ５ 组 被测样品在 测定 比表 面积的方法很 多 ，有两种 分类标 准。一是根据 测定样 不 同氮 气分压下的气体吸附量 ，以 Ｐ ／ Ｐ ０ 为 ｘ轴 ，Ｐ ／ Ｖ （ Ｐ ０ 一 Ｐ ） 为 Ｙ轴 ， 品吸 附气 体体 积 多少 方法 的不 同 ，可分 为 ：容 量 法 、气 相 色谱法 由 Ｂ Ｅ Ｔ方程进行 线性拟合做 图 ，得到直线 的截距 和斜 率 ，从 而求得 及重量法 ，重量法基本 上很少采 用 ；另一是 根据 比表 面积理论 计算 ｖ ｍ值 ，计算 出样 品的 比表 面积 。理论与 实践表 明 ，当 Ｐ Ｉ Ｐ ０ 取 点在 方法不 同则可分 为：直接对 比法测定 、Ｌ ａ ｎ ｇ ｍ ｕ ｉ ｒ 法测定 和 Ｂ Ｅ Ｔ法 的 ０ ． ０ ５～ ０ ． ３ ５ 范围时 ， Ｂ Ｅ Ｔ方程 与实际 吸附过程相一致 ，图形线 性也 比表 面积分析测 定等 。两种 分类标 准又存在一定 的联 系 ，直接对 比 很好 ，因此 实 际测 试 过程 中在上 述范 围 内选 点 。 法只能通 过气相色谱法来测定 物质吸 附气体量 多少 ，而 Ｂ Ｅ Ｔ法既可 在测量 固体的表面积时 ， 应 用最广的是 Ｂ ｒ ｕ ｎ ａ ｕ ｅ ｒ — Ｅ ｍ ｍ ｅ ｔ ｔ — Ｔ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ 以采 用气相色 谱法也 可以采 用容量 法测定 吸附气体 量 。 （ Ｂ ＥＴ ） 法。
应用技术
浅述物质 比表 面积 的测 定方法
姜丽丽 衣 金 忠
７ ３ ５ １ ｏ ０ ） （ 中核四 。 四有 限公 司第四分公 司，甘肃 兰 州 ７ ３ ２ ８ ５ ０ ；甘 肃 中核 嘉华核 设备 制造 有 限公 司，甘 肃 嘉峪 关 【 摘
要 】测定比表 面积的方 法很 多，一般 有两种 分类标 准。一是根据 测定样 品吸附 气体 量 多少的不 同；再是 根据 计算 比表 面积理论
方法不同。
【 关键 词 】比表 面积 ；气体 吸 附
文 章编 号 ： Ｉ Ｓ Ｓ Ｎ １ ０ ０ ６ －６ ５ ６ Ｘ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ － ０ １ １ ４ － ０ １
一
、
前 言
气分 压 Ｐ ／ Ｐ ０下样 品吸 附氮 气量 ，即可 求 出比表 面积 。
（三 ）容 量 法 比表面积大 小与颗粒 的形状 、粒 径、表面缺 陷及 孔结构 密切相 容量 法测定样 品 吸附气体量 多少是 利用气态 方程计 算 。在 预抽 关 ，是衡量 物质特性 的重要参 量 ；比表面积 大小也对 物质其 它的许 多物理 化学 性能产 生很 大影响 ，尤其 是随着 物质颗 粒粒 径的减 小 ， 真空 的密 闭系统 中导入一 定量 的吸附气体 ，通过测 定 出样品吸 脱附 ＊ Ｖ ／ Ｔ ＝ ｎ Ｒ换算 出被 比表面积成为 了衡量物 质性能 的一项非 常重要 的参量 ，如纳米材料 。 导致 的密 闭系统中气 体压力变化 ，利用气态方程 Ｐ 比表面积参 数在许 多的行业应 用＿ 中是 必须 的，如 电池 材料 ，橡胶 中 吸附气 体 摩 尔数 变化 。 （四 ）直 接 对 比 法 碳 黑 补 强 剂 ，催 化 剂 ，纳 米 材 料 等 。 直接对 比法 是选择 已知标准 值的 比表面积样 品 ，与被测样 品完 比表面 积定 义 “ 表面是 固体 与周围环境， 特别是液体 和气体相互 影响 的部 分； 表 面的大／ Ｓ ０ Ｐ 表 面积． ”表面积 可以通过颗 粒分割（ 减 小 全相 同的测 试气路 中并 联 ，同被 测样 品先 后进 行吸 附和脱 附过 程 。 相同 的吸脱附条件 下 ，被 测样 品和标准样 品 的表 面积与 其峰 面积成 粒度） 和生成孔隙增加． 也可以通过烧结， 熔融和生长减小． 吸附剂 的比表 ｌ ￣ Ｈ ｐ 可计 算出样 品的比表面积 。 面（ 积） 通常指单位 质量吸附剂 的总外表面积之 和 ，国际单位 是 ：ｍ ２ ／ 正 比，通过测定 各 自脱附峰 面积 的大ｔ 但 当标 准样 品与被 测样 品表面 吸附特性 差异很 大时 ， 测 试结 果误差 ｇ，比表面 是其 最 重要 的参数 之 一 。 会较 大 。该 方法 在 国 内碳 黑 行业 使 用普 遍 ，国外 未见 采 用 。 二 、 比表面 积测 定方 法 （ 五 ） Ｌ ａ ｎ ｇ ｍｕ ｉ ｒ 法 测量 比表面 的困难 像是度 量海岸线 的长度 ，只有 人为地 确定 小 物质 的吸附在一 定条件 下为单分 子层 吸附时 ，即符合 朗格谬尔 于某 尺寸大小 的不规则 弯曲忽 略时 ，海岸线 的长 度才在 一定误差 范 吸 附等 温式 。根据 单 分子 层 次吸 附 理论 ，当吸 附达 到饱 和 时 ，吸 围内才有意 义。在 比表 面的测量 中也 类似 的人 为选定标 准 ，如规定 附质分子铺满整个吸附表面而不 留空 位 ， 此时 １ 克吸附剂 吸附吸附质 不规 则表面 积以能排下 一个吸 附分 子的大 小为准 ，对 于小于一个 吸 分子所 占的表 面积 ，等于所 吸附吸 附质 的分 子数与 每个分子 在表 面 附分 子大小 的极 微孔 内的面积就不 允考虑 。这种规定 也并非 十全 十 层 所 占面 积 的乘 积 。 美 ，所用吸 附质 分子大小 不同 时测 量得出 的同一吸 附剂 的 比表 面也 （ 六）Ｂ Ｅ Ｔ 法 会 有不 同。 Ｂ Ｅ Ｔ测试理论是 由布鲁 尼尔 、埃密特及泰勒三人 于 １ ９ ２ ８ 年提 出 气体吸附法是测量所 有的表面， 包括被测物 质不规则 的表 面和开 的多分子层 的吸附模型 ，并推 导出单层 吸附量 Ｖｍ与多层 吸附量 Ｖ间 孔 内部 面积． 吸附量是温 度， 压力和亲和力或作用 能的函数。物理吸附 的关系方程 ，即著名 的 Ｂ Ｅ Ｔ方程 。Ｂ Ｅ Ｔ方程是建立 在 Ｌ ａ ｎ ｇ ｍｕ ｉ ｒ吸附 般是弱可逆吸 附。固体必须被冷却 ， 并 且确定一种方法从 可能的单 模 型基础上 同时认 为物理 吸附可 以分多层 方式进 行 ，与物 质实 际吸 分子覆盖 中计 算表面积 ． 附过程更接近 ， 所 以测试结果更 准确 。通过测 量 ３～ ５ 组 被测样品在 测定 比表 面积的方法很 多 ，有两种 分类标 准。一是根据 测定样 不 同氮 气分压下的气体吸附量 ，以 Ｐ ／ Ｐ ０ 为 ｘ轴 ，Ｐ ／ Ｖ （ Ｐ ０ 一 Ｐ ） 为 Ｙ轴 ， 品吸 附气 体体 积 多少 方法 的不 同 ，可分 为 ：容 量 法 、气 相 色谱法 由 Ｂ Ｅ Ｔ方程进行 线性拟合做 图 ，得到直线 的截距 和斜 率 ，从 而求得 及重量法 ，重量法基本 上很少采 用 ；另一是 根据 比表 面积理论 计算 ｖ ｍ值 ，计算 出样 品的 比表 面积 。理论与 实践表 明 ，当 Ｐ Ｉ Ｐ ０ 取 点在 方法不 同则可分 为：直接对 比法测定 、Ｌ ａ ｎ ｇ ｍ ｕ ｉ ｒ 法测定 和 Ｂ Ｅ Ｔ法 的 ０ ． ０ ５～ ０ ． ３ ５ 范围时 ， Ｂ Ｅ Ｔ方程 与实际 吸附过程相一致 ，图形线 性也 比表 面积分析测 定等 。两种 分类标 准又存在一定 的联 系 ，直接对 比 很好 ，因此 实 际测 试 过程 中在上 述范 围 内选 点 。 法只能通 过气相色谱法来测定 物质吸 附气体量 多少 ，而 Ｂ Ｅ Ｔ法既可 在测量 固体的表面积时 ， 应 用最广的是 Ｂ ｒ ｕ ｎ ａ ｕ ｅ ｒ — Ｅ ｍ ｍ ｅ ｔ ｔ — Ｔ ｅ ｌ ｌ ｅ ｒ 以采 用气相色 谱法也 可以采 用容量 法测定 吸附气体 量 。 （ Ｂ ＥＴ ） 法。
